CN110975659A - 一种液体药品自动配液方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液体药品自动配液方法,该方法涉及一种液体药品配置装置,该装置包括PLC控制器、设有机械爪的三维运动机台、存放若干个母液瓶的母液工作台、注射器、存放样品杯的计量工作台和机架;样品杯下方设有计量的重量传感器,母液瓶瓶口旋接注射器,注射器包括注射器本体和活塞,机械爪包括夹持旋转机构,通过夹持旋转机构进行注射器本体的夹持、旋转以及活塞的抽取。在装置工作过程主要有四步:调出、抽取、注入、送回,不同的制备过程需要机械爪帮助实现注射器在母液瓶与样品杯之间的运动,该过程主要靠PLC控制器来设定。本发明代替人工操作,能够提高工作效率,降低劳动强度,保证研究工作的顺利开展,适用于各大医疗及化工企业。

Description

一种液体药品自动配液方法
技术领域
本发明涉及药品配置系统技术领域,尤其是指一种液体药品自动配液方法。
背景技术
药品配置系统是高校、医院、科研院所中实验室、化验室工作等场所一项经常性的工作。尤其在化工领域的教学和科研工作中,实验室、研究室等,会要用到大量的化学试剂,所用到的试剂种类繁杂,次数消耗频繁,需要重复配比,而且配比要求比较严格,精度高,还受到有次序性、时间性等各种条件限制。试剂配置是一项非常麻烦、费时间的工作,特别是研究性的试剂配置、配方,往往需要配置试验很多次,当试剂数量较多(几十种)时,以往用人工操作和记录的方式费时费力,需要搜索大量试剂瓶,存在任务繁重、效率低等问题;实验室管理人员无法方便快速检查化学试剂的余量,若未能及时补充,会影响实验研究进度。目前,类似产品多应用于医疗、化工企业,通常价格昂贵,或者配置种类单一。实验室现场的化学试剂的配置仍局限于人工操作,建设规模较小、分散式的药品配置系统若要实现多种类配置,还缺乏规范的建设标准和运行模式,同时相应的净化环境成本和硬件维护成本也并未明显降低,从而影响到很多机构开展实验的进度。
有鉴于此,现有技术有待改进,本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够处理多种母液的液体药品配置装置,代替人工操作,具有精度高、规范化、使用方便、节省成本的优点,对药品配置系统自动化具有重要意义。
为达成上述目的,本发明的解决方案为:一种液体药品自动配液方法,该方法涉及一种液体药品配置装置,该装置包括PLC控制器、设有机械爪的三维运动机台、存放若干个母液瓶的母液工作台、注射器、存放样品杯的计量工作台和机架;所述样品杯下方设有计量的重量传感器,所述PLC控制器、三维运动机台、母液工作台和计量工作台分别安装在机架上,PLC控制器连接三维运动机台、机械爪和计量工作台,以分别控制三维运动机台进行三维运动、控制机械爪的开合以及样品杯的计量,所述母液瓶的瓶口旋接注射器,注射器包括注射器本体和活塞,所述机械爪包括夹持旋转机构,机械爪通过夹持旋转机构进行注射器本体的夹持、旋转以及活塞的抽取,该方法包括以下步骤:
S1:首先,在PLC控制器中录入药品的配置方案,并自动计算出所使用的母液瓶和样品杯的位置;
S2:PLC控制器开始执行运动程序,三维运动机台由初始位置开始执行X轴和Y轴两坐标的直线插补运算,当运行到目标母液瓶上方时停止;三维运动机台Z轴坐标下降带动机械爪到母液瓶瓶口位置后停止,机械爪夹持住注射器本体,并向上抽取注射器活塞达到吸取母液的目的;
S3:然后,再将注射器整体旋出母液瓶;
S4:三维运动机台运行,机械爪带动注射器移动到计量工作台,到达样品杯上方后停止;
S5、再次进行直线插补运动,直至运行到样品杯上方;
S6:机械手爪向下推动注射器活塞将母液按配方剂量滴定到样品杯里,直至滴定到重量反馈达到要求后停止,此时完成定量滴定过程;
S7:最后将注射器原路返回到母液工作台,包括多余、未滴定的母液,机械爪将注射器整体重新旋进母液瓶,并将活塞推至底部;
S8:重复S2至S6,直至滴定完成配方中的所有母液;
S9:三维运动机台带动机械爪复位。
优选的,所述机械爪还包括可上下移动的上手爪和可水平旋转的下手爪,上手爪用于夹持注射器的活塞,下手爪用于夹持注射器本体,通过控制上手爪的上下移动能控制活塞的抽取和推进,通过控制下手爪正转和反转就能控制注射器本体的旋出和旋进。
优选的,所述母液工作台设有推移机构,使得母液工作台在三维运动机台的下方水平移动,在步骤S2中,先驱动推移机构将母液工作台水平移动至机械爪的正下方,然后三维运动机台由初始位置开始执行X轴和Y轴两坐标的直线插补运算,在步骤S9中,机械复位后,推移机构带动母液工作台复位。
优选的,在步骤S2中,在抽取母液时,吸取的容量要大于配方中样品容量的总和,以防母液吸取不足。
采用上述方案后,本发明的增益效果在于:
(1)与传统的人工试剂配置的过程相比,本发明借助PLC控制系统的数据通信及物联网技术,可配置多样的自动化药品配置方案,以快速、准确地对液体试剂进行自动计量、配置,也能有效地对试剂余量进行追踪,使得试剂配置人员、研究人员从繁琐的抽取试剂、度量试剂中解脱出来,从而能够更多的考虑配比、实验条件和工艺等问题;同时可以实现对实验室现场化学试剂存储,管理更规范,更方便,杜绝乱放乱拿现象,并对试剂的使用进行全程的跟踪,提高配置质量,降低浪费污染,且提高实验的安全性,确保实验研究工作能顺利进行。
(2)本发明的应用范围广,能够处理多种母液的自动配液,确保安全与可靠,适用于各大医疗及化工企业对于化学试剂的配置。
(3)手工的配置过程会受到精力、体力以及环境的影响,采用自动化方法可以很大程度上减少外界因素对生产过程的干扰,从而缩短零件的生产周期。
(4)本发明可以减少生产面积,减少废品率,减少直接生产工人的数量,提高了劳动生产率,进而提高经济效益。同时很大程度上降低了工人的劳动强度,最终实现药品配置系统的自动化和无人化。
附图说明
图1是本发明一实施例中涉及的配置装置的轴侧示意图一。
图2是本发明一实施例中涉及的配置装置的轴侧示意图二。
图3是图2中A处的放大图。
图4是本发明一实施例中涉及的配置装置的轴侧示意图三。
图5是图4中B处的放大图。
图6是本发明一实施例中涉及的配置装置的轴侧示意图四。
图7是图6中C处的放大图。
图8是本发明一实施例中涉及的配置装置的轴侧示意图五(安装有钣金挡板)。
标号说明:1-三维运动机台;11-机械爪;111-上手爪;112-下手爪;113-夹持旋转机构;1131-伸缩曲柄机构;1132-齿轮机构;12-X轴滑轨;121-第一滑块;122-第二滑块;13-Y轴滑轨;14-Z轴滑轨;141-第三滑块;2-母液工作台;21-母液瓶;3-注射器;31-注射器本体;32-活塞;4-计量工作台;41-样品杯;5-机架;6-伺服电机;7-钣金挡板。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。
请参阅图1至图8,本发明涉及的一种液体药品配置装置,包括PLC控制器(图中未示出)、设有机械爪11的三维运动机台1、存放若干个母液瓶21的母液工作台2、注射器3、存放样品杯41的计量工作台4和机架5;所述样品杯41下方设有计量的重量传感器(图中未示出),所述PLC控制器、三维运动机台1、母液工作台2和计量工作台4分别安装在机架5上,PLC控制器连接三维运动机台1、机械爪11和计量工作台4,以分别控制三维运动机台1进行三维运动、控制机械爪11的开合以及样品杯41的计量,所述母液瓶21的瓶口旋接注射器3,注射器3包括注射器本体31和活塞32,所述机械爪11包括夹持旋转机构113,机械爪11通过夹持旋转机构113进行注射器本体31的夹持、旋转以及活塞32的抽取。
所述机械爪11还包括上手爪111和下手爪112,夹持旋转机构113包括伸缩曲柄机构1131和齿轮机构1132,上手爪111滑动安装在三维运动机台1上并沿三维运动机台1上下滑动;上手爪111和下手爪112各设有连接PLC控制器的伸缩曲柄机构1131,伸缩曲柄机构1131用于实现上手爪111和下手爪112的开合运动,上手爪111用于夹持注射器3的活塞32,下手爪112用于夹持注射器本体31;下手爪112设有连接PLC控制器的齿轮机构1132,齿轮机构1132带动下手爪112水平旋转,通过控制齿轮机构1132的正转和反转就能控制注射器本体31的旋出和旋进。所述上手爪111和下手爪112各自采用独立的伺服电机6作为驱动,伺服电机6连接PLC控制器,因为电机驱动平移式的两个手爪有以下优点:1.上手爪111和下手爪112的开合严格对称、相等;2.具有运行平稳的特点;3.夹持力容易控制;4.运行与气动驱动相比,噪声较小;5.体积较小;6.维修方便,成本底;当电机动作时,两个手爪可以分别动作,方便快捷且如果采用气压驱动,这样整个夹持系统体积较大,不适合放置。
除了机械爪11,所述三维运动机台1还包括X轴滑轨12、Y轴滑轨13、Z轴滑轨14,所述X轴滑轨12上设有配合Y轴滑轨13的第一滑块121,通过第一滑块121,X轴滑轨12垂直安装在Y轴滑轨13上并沿Y轴滑轨13滑动;所述X轴滑轨12上还设有配合Z轴滑轨14的第二滑块122,通过第二滑块122,X轴滑轨12垂直安装在Z轴滑轨14上并沿Z轴滑轨14滑动;所述机械爪11上设有配合Z轴滑轨14的第三滑块141,通过第三滑块141,机械爪11垂直安装在Z轴滑轨14上并沿Z轴滑轨14滑动;从而X轴滑轨12、Y轴滑轨13、Z轴滑轨14共同构成三维笛卡尔坐标系,三个滑轨和滑轨即为三个移动副。在一实施例中,第三滑块141为分体式,从而上手爪111和下手爪112可分别具备第三滑块141进行独立的上下运动。
注射器3活塞32的运动是整个装置中精度要求最高的部分,因而第三滑块141和Z轴滑轨14采用滚珠丝杠传动方式。与普通的丝杠相比,滚珠丝杠具有寿命长、传动精度高、刚度好、定位精度高、运动平稳、效率高、高灵敏度、无间隙的特点,并具有优越的高速特性和耐磨损性及运动可逆性等机械传动特性。由于支承方式采用适用于一般场合中速的两端支持的方式,所以本滚珠丝杠螺母副考虑采用双圆弧、外循环、双螺母螺纹调整方式的结构形式。当然,在一实施例中,为了使传动效果更好,三维运动机台1的X、Y、Z轴滑轨14之间统一采用该滚珠丝杠传动方式。
所述母液工作台2设有推移机构(图中未示出),使得母液工作台2在三维运动机台1的下方水平移动。所述母液工作台2分为多层,每层按矩阵式摆放母液瓶21,按类存储并编号,编号与PLC控制器自动匹配,同时也方便实验室的管理,解决杂乱的实验室现状。储存区的每层都可通过推移机构自动地横向移动,调出所需母液瓶21,每次调用PLC控制器都自动做好电子记录,减少浪费,并在药品储备不足时,及时的发出警告,不影响实验进度。
需知,每一个母液瓶21配置一个注射器3旋接在瓶口,方便使用且避免交叉污染。注射器3具有外螺纹,母液瓶21的瓶口选用与外螺纹相配合的内螺纹即可。具体的螺纹牙型的选择还是要根据内容物产品特性,考虑瓶型、盖型设计以及灌装生产线的速度等。
母液工作台2的顶面和侧面设有钣金挡板7,起到遮挡灰尘进入母液瓶21的作用。
所述的计量工作台4设有振动台(图中未示出),振动台位于样品杯41下方,振动台可以将不同的样品杯41内的试剂充分融合,方便人们以后取用样品杯41中的试剂。计量工作台4上的重量传感器将试剂的重量称重后反馈给PLC控制器,再由PLC控制器反馈给三维运动机台1和机械爪11,形成一个闭环的反馈回路,这样可以更精确的控制试剂的计量,使得配制的样品更加精确。
所述机架5由铝型材搭建,因为铝型材有如下优点:1)铝型材比别的常用金属密度小很多,质量轻,约为铜或铁的1/3,在使用过程中不用过多地考虑其需要的承重量;相对于别的常用金属材料而言,铝型材的可塑性和铸造性能好,其生产制作有很好的优势,生产过程中采用了热、冷两种工艺处理,有很强的耐腐蚀性能;相对于其他金属材质而言,表面处理性能良好,表面的氧化层没有挥发性金属,化学性能稳定,无磁性,无毒性,其没有金属污染,可以重复回收利用;2)铝型材方便搭建各个工作台。
一种液体药品自动配液方法,包括以下步骤:
S1:首先,在PLC控制器中录入药品的配置方案,并自动计算出所使用的母液瓶21和样品杯41的位置;
S2:PLC控制器开始执行运动程序,先驱动推移机构将母液工作台2水平移动至机械爪11的正下方,三维运动机台1由初始位置开始执行X轴和Y轴两坐标的直线插补运算,当运行到目标母液瓶21上方时停止;Z轴滑轨14下行带动机械爪11下降到母液瓶21瓶口位置后停止,机械爪11的下手爪112夹持住注射器本体31,机械爪11的上手爪111夹持并向上抽取注射器3活塞32达到吸取母液的目的,抽取母液时考虑到注射器3中可能存在气泡,吸取的容量要大于配方中样品容量的总和;
S3:然后,下手爪112将注射器3整体旋出母液瓶21;
S4:三维运动机台1运行,机械爪11带动注射器3移动到计量工作台4,到达样品杯41上方后停止;
S5、再次进行直线插补运动,直至运行到样品杯41上方;
S6:上手爪111向下推动注射器3活塞32将母液按配方剂量滴定到样品杯41里,直至滴定到重量反馈达到要求后停止,此时完成定量滴定过程;
S7:最后将注射器3原路返回到母液工作台2,包括多余、未滴定的母液,下手爪112将注射器3整体重新旋进母液瓶21,并将活塞32推至底部;
S8:重复S2至S6,直至滴定完成配方中的所有母液;
S9:三维运动机台带动机械爪11复位,推移机构带动母液工作台2复位。
在配置装置工作过程主要有四步,即:调出、抽取、注入、送回,不同的制备过程需要工作台和机械爪11的配合来完成,该过程主要靠PLC控制系统来设定。注射器3的运动主要依赖安装在Z轴上的机械爪11,而三维运动机台1带动机械爪11运动帮助实现注射器3在母液瓶21与样品杯41之间的运动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非对本案设计的限制,凡依本案的设计关键所做的等同变化,均落入本案的保护范围。

Claims (4)

1.一种液体药品自动配液方法,该方法涉及一种液体药品配置装置,该装置包括PLC控制器、设有机械爪的三维运动机台、存放若干个母液瓶的母液工作台、注射器、存放样品杯的计量工作台和机架;所述样品杯下方设有计量的重量传感器,所述PLC控制器、三维运动机台、母液工作台和计量工作台分别安装在机架上,PLC控制器连接三维运动机台、机械爪和计量工作台,以分别控制三维运动机台进行三维运动、控制机械爪的开合以及样品杯的计量,所述母液瓶的瓶口旋接注射器,注射器包括注射器本体和活塞,所述机械爪包括夹持旋转机构,机械爪通过夹持旋转机构进行注射器本体的夹持、旋转以及活塞的抽取,该方法包括以下步骤:
S1:首先,在PLC控制器中录入药品的配置方案,并自动计算出所使用的母液瓶和样品杯的位置;
S2:PLC控制器开始执行运动程序,三维运动机台由初始位置开始执行X轴和Y轴两坐标的直线插补运算,当运行到目标母液瓶上方时停止;三维运动机台Z轴坐标下降带动机械爪到母液瓶瓶口位置后停止,机械爪夹持住注射器本体,并向上抽取注射器活塞达到吸取母液的目的;
S3:然后,再将注射器整体旋出母液瓶;
S4:三维运动机台运行,机械爪带动注射器移动到计量工作台,到达样品杯上方后停止;
S5、再次进行直线插补运动,直至运行到样品杯上方;
S6:机械手爪向下推动注射器活塞将母液按配方剂量滴定到样品杯里,直至滴定到重量反馈达到要求后停止,此时完成定量滴定过程;
S7:最后将注射器原路返回到母液工作台,包括多余、未滴定的母液,机械爪将注射器整体重新旋进母液瓶,并将活塞推至底部;
S8:重复S2至S6,直至滴定完成配方中的所有母液;
S9:三维运动机台带动机械爪复位。
2.如权利要求1所述的一种液体药品自动配液方法,其特征在于,所述机械爪还包括可上下移动的上手爪和可水平旋转的下手爪,上手爪用于夹持注射器的活塞,下手爪用于夹持注射器本体,通过控制上手爪的上下移动能控制活塞的抽取和推进,通过控制下手爪正转和反转就能控制注射器本体的旋出和旋进。
3.如权利要求1所述的一种液体药品自动配液方法,其特征在于,所述母液工作台设有推移机构,使得母液工作台在三维运动机台的下方水平移动,在步骤S2中,先驱动推移机构将母液工作台水平移动至机械爪的正下方,然后三维运动机台由初始位置开始执行X轴和Y轴两坐标的直线插补运算,在步骤S9中,机械复位后,推移机构带动母液工作台复位。
4.如权利要求1所述的一种液体药品自动配液方法,其特征在于,在步骤S2中,在抽取母液时,吸取的容量要大于配方中样品容量的总和。
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